在天文觀測(cè)歷史中，當(dāng)天體運(yùn)動(dòng)無(wú)法用現(xiàn)有理論正確解釋時(shí)，可能是因?yàn)榇嬖谏形从^測(cè)到的天體，或者現(xiàn)有理論存在缺陷。在我們的鄰居水星上，這種情況已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)兩次。

水逆？問(wèn)題在于你的參照系！

當(dāng)人類(lèi)剛開(kāi)始進(jìn)行天文觀測(cè)時(shí)，就將天空中的星星主要分為兩類(lèi)。一類(lèi)是恒星，因?yàn)樗鼈兊南鄬?duì)位置基本保持不變。另一類(lèi)是行星，它們的英文名稱“planet”源于古希臘語(yǔ)“πλαν?τη?（planētēs）”，意為“游走者”（wanderer），因?yàn)樵谝曈X(jué)上看起來(lái)它們的位置變化較大，且游走不定，有時(shí)順行有時(shí)逆行。例如，下圖顯示了火星在2009-2010年期間相對(duì)巨蟹座的視覺(jué)運(yùn)動(dòng)軌跡——從A1到A2是順行，緊接著是從A2到A3再到A4的逆行，然后再次順行。

在這些行星中，水星的逆行現(xiàn)象最為頻繁，平均每4個(gè)月就有3-4周的時(shí)間處于逆行狀態(tài)。當(dāng)時(shí)的人們認(rèn)為地球是宇宙的中心，所有的星星都圍繞地球旋轉(zhuǎn)，根本無(wú)法解釋這種神秘的逆行現(xiàn)象。占星術(shù)將其稱為“水星逆行”，簡(jiǎn)稱“水逆”：在水逆期間，容易發(fā)生各種不順利的情況。

除水星外，火星、木星、土星、天王星和海王星也會(huì)發(fā)生逆行現(xiàn)象：

• 火星每25.6個(gè)月逆行72天。

• 木星每13.1個(gè)月逆行121天。

• 土星每12.4個(gè)月逆行138天。

• 天王星每12.15個(gè)月逆行151天。

• 海王星每12.07個(gè)月逆行158天。

然而，當(dāng)日心說(shuō)被提出后，這些逆行現(xiàn)象便能輕易解釋。這是因?yàn)樾行呛偷厍蚍謩e沿著不同軌道繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，具有不同周期。以火星為例，其他行星情況類(lèi)似。例如，起初地球位于T1，火星位于P1，視線投影火星在A1。過(guò)了一段時(shí)間后地球移動(dòng)至T2，火星移動(dòng)至P2，投影位于A2，此時(shí)仍是順行。而當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)動(dòng)至T3和T4，火星分別到達(dá)P3和P4，投影位于A3和A4，看起來(lái)就像逆行了。之后地球繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到T5，火星則到了P5，投影是A5，這時(shí)候再度恢復(fù)了正常的順行情況。

因此，水星和火星等行星從未真正發(fā)生逆行現(xiàn)象。當(dāng)你覺(jué)得它們像是在逆行時(shí)，實(shí)際上只是因?yàn)槿祟?lèi)以自己為宇宙的中心罷了。當(dāng)你掌握了這些科學(xué)知識(shí)，就能對(duì)于這些占星術(shù)實(shí)現(xiàn)祛魅。

水星不規(guī)則進(jìn)動(dòng)——廣義相對(duì)論的證明

在1821至1846年間，天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際軌道與預(yù)測(cè)值之間存在一定的偏差。他們猜測(cè)天王星外可能還有其他行星。成功運(yùn)用牛頓萬(wàn)有引力定律預(yù)測(cè)并發(fā)現(xiàn)海王星后，他們自信地認(rèn)為已掌握了宇宙的真理。

到了1859年，天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)水星軌道的進(jìn)動(dòng)與計(jì)算值有出入。如果不存在其他行星，那么水星繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的軌道應(yīng)該是穩(wěn)定的橢圓形；而有其他行星存在時(shí)，這個(gè)橢圓形軌道會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，即進(jìn)動(dòng)。利用牛頓定律結(jié)合其他行星的信息，可以計(jì)算出水星的進(jìn)動(dòng)速度。但實(shí)際觀測(cè)值與計(jì)算結(jié)果之間有每世紀(jì)43角秒的差距，遠(yuǎn)大于觀測(cè)誤差。

天文學(xué)家試圖像解釋天王星那樣解釋水星的不規(guī)則進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象。他們預(yù)測(cè)在水星軌道內(nèi)還有一顆行星，并為其命名為“祝融星”（或火神星）。然而，經(jīng)過(guò)多年觀測(cè)，祝融星始終未被發(fā)現(xiàn)。

20世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦提出廣義相對(duì)論后，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)按照廣義相對(duì)論計(jì)算出的水星進(jìn)動(dòng)值與觀測(cè)值相符。這表明，之前的偏差實(shí)際上是由于牛頓運(yùn)動(dòng)定律在強(qiáng)引力情況下的局限性導(dǎo)致的，而祝融星根本不存在。

總結(jié)

水星是一個(gè)典型的例子，展示了天體運(yùn)動(dòng)軌跡有時(shí)可能不符合預(yù)期。對(duì)于水星，歷史上天文學(xué)家們觀察到了兩種不按套路出牌的現(xiàn)象：一是水星逆行，二是水星的不規(guī)則進(jìn)動(dòng)。然而，這些現(xiàn)象并不是真正意義上的異常行為。水星逆行現(xiàn)象實(shí)際上源于地球和水星在不同軌道上繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的視覺(jué)效果，在日心說(shuō)提出后就被順利解釋。而水星的不規(guī)則進(jìn)動(dòng)則可以通過(guò)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論得到解釋。

當(dāng)出現(xiàn)現(xiàn)行理論完全無(wú)法解釋的情況時(shí)，可能意味著新理論的誕生。